直接法测定煤层瓦斯含量损失瓦斯量推算方法研究

井下直接法测定煤层瓦斯含量的准确性取决于损失瓦斯量的推算。实验室开展了煤样不同吸附平衡压力的瓦斯解吸实验,采用不同时间段的解吸数据推算了损失瓦斯量。结果表明:煤的累计瓦斯解吸量随时间呈单调递增关系,瓦斯解吸曲线符合幂函数关系;随着吸附平衡压力的增大,推算的损失瓦斯量增大;采用不同的解吸时间段拟合数据,推算出的损失瓦斯量差异明显;井下取样测定解吸瓦斯量时,应注意采集初期的(0~1 min)解吸瓦斯量,否则将引起较大的损失瓦斯量推算误差。     

密封取样煤的瓦斯解吸规律实验研究

基于自制的煤体瓦斯吸附-解吸实验装置,实验室模拟了反转密封取样过程,开展了不同吸附平衡压力下和不同密封时间的瓦斯解吸实验。针对实验过程中的煤样瓦斯吸附平衡-卸压-密封过程,分析了煤样罐中的瓦斯压力变化。结果表明:卸压密封过程瓦斯压力逐渐增大,是一个由非平衡状态向吸附平衡状态转变的过程,理论上随着时间的延长,最终趋向于吸附平衡状态。密封取样的瓦斯解吸是非平衡状态下的瓦斯解吸过程,其初始瓦斯解吸量明显大于常规解吸的瓦斯解吸量,随着吸附平衡压力的增大和密封时间的增大,初始瓦斯解吸量越大,其解吸规律与常规解吸基本相似。     

瓦斯含量直接测定法在大方煤田的研究

利用DGC型瓦斯含量直接测定装置对煤样进行瓦斯解吸速度和瓦斯解吸量的测定,结合损失量推算模型进行损失瓦斯量的推算和常压解吸量的计算,得出煤层的可解吸瓦斯含量,再通过朗格缪尔方程计算煤层的不可解吸瓦斯量,从而实现煤矿井下煤层瓦斯含量的直接快速测定.经过在大方煤田的现场试验,将直接测定法与间接法测算的煤层瓦斯含量进行比较,反算了煤层瓦斯压力,与实测瓦斯压力进行对比验证.结果表明:直接法和间接法测算的煤层瓦斯含量值、瓦斯压力值相近,该法可为矿井提供了准确可靠的煤层瓦斯基本参数.     

可解吸瓦斯含量的影响因素及修正补偿研究

针对定点取样过程中压风进钻的风压扰动对煤层瓦斯原始含量的影响以及停风后取样测定含量的时间,采用现场测定和实验室研究相结合的方法展开研究。压风进钻见煤后直接取煤样测定含量过程中,破碎解吸量会小于停风一段时间后的解吸量,在停止压风进钻后破碎解吸量迅速上升,2 h后上升的速度逐渐减小直至趋于恒定;井下直接解吸量的测定在压风进钻停风1.5 h后开始用取芯管取煤样为宜。为了加快进度,也可以在直接测定后采用y=24.74+0.26x(其中,y为恒定后的井下直接煤层瓦斯解吸量,x为修正时间)对井下煤层瓦斯解吸量进行修正;实验室破碎解吸量的测定在压风进钻停风后2 h取煤样测定为宜,也可以在不停风测定的基础上加上瓦斯含量为0.2 m³/t的修正量。     

豫西煤层瓦斯解吸特征与时间关系的研究

为了进一步了解煤层瓦斯解吸过程,更好地掌握瓦斯解吸特征,利用现场不同的取样方法,并在不同的暴露时间情况下,对豫西煤层残余瓦斯含量和甲烷组分变化进行了系统研究。研究结果表明,煤层残余瓦斯含量在煤样罐密封效果好的情况下,煤样测试结果与暴露时间无直接关系;煤样罐插上穿刺针头导通大气的情况下,煤样分别存留1,2,3,4,5 d,瓦斯含量遗失分别为15.13%、30.73%、68.17%、73.63%、76.29%,甲烷组分遗失分别为33.23%、59.71%、86.19%、90.98%、93.09%;煤样在完全暴露2 h和4 h的情况下,瓦斯含量遗失分别为24.80%、68.33%,甲烷含量遗失分别为54.53%、83.12%,甲烷遗失速度较快。     

取样过程中损失瓦斯量推算模型研究

根据取样测定煤层瓦斯含量过程中损失瓦斯量难以准确推算的难题,在实验室对吸附平衡绝对瓦斯压力1.5 MPa、实验温度20℃条件下的1³ mm粒径煤样瓦斯解吸过程进行了模拟测试。利用SPSS软件对测试数据进行回归分析,结果表明:指数模型不但能较好描述瓦斯解吸过程,还能准确地推算取样过程中损失的瓦斯量,并建立了取样过程中损失瓦斯量推算模型。根据建立的模型和实验数据,得出暴露时间在3 min以内时,模型推算的损失瓦斯量误差小于10%,利用模型进行损失瓦斯量推算时,取样时间应控制在3 min以内。利用实验室和现场测试数据分别对建立的模型进行了验证,验证结果表明:利用建立的模型进行推算取样过程中的瓦斯损失量时,误差为1.68%3 mm粒径煤样瓦斯解吸过程进行了模拟测试。利用SPSS软件对测试数据进行回归分析,结果表明:指数模型不但能较好描述瓦斯解吸过程,还能准确地推算取样过程中损失的瓦斯量,并建立了取样过程中损失瓦斯量推算模型。根据建立的模型和实验数据,得出暴露时间在3 min以内时,模型推算的损失瓦斯量误差小于10%,利用模型进行损失瓦斯量推算时,取样时间应控制在3 min以内。利用实验室和现场测试数据分别对建立的模型进行了验证,验证结果表明:利用建立的模型进行推算取样过程中的瓦斯损失量时,误差为1.68%¹0.97%,平均为6.98%,能够满足工程需要。     

钻孔风排钻屑法测试煤层瓦斯含量

基于传统井下煤层瓦斯含量直接测定法实际应用中受取芯操作工艺制约,样品暴露时间较长,影响测试结果的准确性,提出了钻孔风排钻屑煤层瓦斯含量测试方法,在不同地区的对比试验结果显示,风排法显著缩短煤样暴露时间,减少了损失气量计算误差,为研究煤层瓦斯含量井下直接测试方法进行了有意的探索。     

煤层瓦斯含量不同解吸方式损失瓦斯量推算研究

为了减少直接法测定煤层瓦斯含量井下解吸不同的解吸方式对瓦斯损失量推算影响误差,采用瓦斯解吸速度测定仪,测定同一煤样、不同解吸方式的瓦斯解吸速度和瓦斯损失量推算精度.试验发现,当控制煤样暴露时间相同时,关闭阀门拧紧煤样罐直接解吸的方式,瓦斯解吸速度远大于关闭阀门拧紧煤样罐再打开阀门泄气后解吸,以及打开煤样罐阀门后拧紧煤样罐的解吸方式;打开煤样罐阀门后拧紧煤样罐解吸方式的瓦斯损失量,大于关闭阀门拧紧煤样罐直接解吸,及关闭阀门拧紧煤样罐再打开阀门泄气后的解吸方式.     

井下瓦斯含量直接法测定关键技术研究

针对煤层条件,按照采取煤样的粒径将其分为4类,在基于煤样粒径的瓦斯解吸速度理论研究基础上,采用现场实测及实验室瓦斯解吸数据分类对不同粒径煤样的采取条件、采样方法及采样时间进行了系统分析,结合现有成熟的岩芯管、压风引射取样装置、反循环正压快速采样装置以及孔口接煤屑等取样装置及方式的技术使用条件,提出了不同煤样粒径类型及采样条件下的合理采样技术工艺及方法,规范了瓦斯含量直接法测定工作。     

直接法瓦斯含量测定结果准确性实验研究

直接法测瓦斯含量是煤层瓦斯含量测定的重要方法,对井下瓦斯含量快速测定具有非常重要的作用。在该方法中,损失量计算的准确与否对瓦斯含量测定的准确性具有较大影响。为了探讨该方法的准确性,模拟了煤矿井下直接法测瓦斯含量的测试条件,设计了煤的瓦斯解吸实验。依据现行的直接法测定瓦斯含量的国家标准进行了实验测试,设置了不同的瓦斯吸附压力来改变瓦斯含量,设置了不同的煤样暴露时间来改变瓦斯解吸的损失量。实验采用通用的煤瓦斯吸附解吸实验系统,取用山西凤凰山矿9号原煤,将其粉碎为5种粒度后均匀混合,分别进行了不同压力、不同煤样暴露时间的解吸实验。根据实验数据,采用国家标准规定的方法进行了损失量计算。计算结果表明,国家标准规定的损失量计算方法具有较大的误差,误差原因为:在煤的瓦斯解吸过程中,瓦斯解吸速度随时间变化其规律性并不一致,而单一的■规律或幂函数规律对解吸速度的变化考虑的并不全面。通过损失量计算及误差分析结果,结合瓦斯分子微观解吸扩散过程进行分析,将直接法测含量中瓦斯解吸过程分为3个阶段,分别是:符合线性规律的初期高速释放阶段、符合■规律的中期快速解吸阶段、符合幂函数规律的后期缓速放散阶段,并给出了不同阶段对应的解吸量与解吸时间的数学表达式。     

海石湾煤矿瓦斯含量直接法测定与抽采统计差异性分析

分别采用直接法测定和瓦斯抽采统计法对海石湾煤矿瓦斯含量进行了测算,发现直接法瓦斯含量测定结果与抽采瓦斯统计的瓦斯含量存在较大差异;结合实验室进行的高压与低压CO2吸附解吸实验,发现高压下煤样的CO2解吸规律呈现2种不同情况,且由于现场取样时间大于2种解吸规律的转变时间,大大低估了煤样的CO2损失量,导致直接法瓦斯含量测定结果偏小。     

New technology of determining coalbed gas content by reversion seal coring

The key of the direct method of determining coalbed gas content is how to shorten the coal core exposure time in the sampling progress and reduce measuring error of gas content which comes from the calculation of losing gas content. The coring tests were carried out in No.24 drilling field of 715 floor gateway in Qinan Coal Mine by using traditional drill core barrel sampler and self-designed reversion seal coring equipment. The losing gas content was calculated by power functional method, and the gas content of two coring methods was determined, respectively. Results show that, compared with traditional drill core barrel sampling, the newly seal coring equipment can significantly shorten the coal core exposure time, the 30 min desorption gas content increases obviously, the calculation of losing gas content reduces by 56.99%, the desorption gas content in normal atmosphere increases by 113.24%, and the determining value of gas content increases by 10.06%. The new technology has much higher accuracy, and it is worthwhile to be popularized.     

基于瓦斯解吸特性推算煤层瓦斯压力的方法

为了能够准确快速确定煤层瓦斯压力,基于煤层瓦斯解吸特性提出了确定煤层瓦斯压力的新方法.通过对煤屑瓦斯扩散过程理论解的进一步分析得出煤层瓦斯压力与煤屑解吸对1~3mm粒径煤样具有确定关系.解吸测定,通过不同公式对解吸数据的拟合分析发现对数公式能够更好的拟合解吸曲线,从而确定对数公式为最佳拟合公式.对数公式中系数A能够表明煤样在不同瓦斯压力下解吸趋势的差异性,与瓦斯压力具有指数关系.并且在不同暴露时间下其数值可以保持在稳定值,可以利用系数A与瓦斯压力的关系进行煤层瓦斯压力的推算.     

DGC测定瓦斯含量过程中损失量影响因素分析

瓦斯损失量推算的准确与否直接影响到瓦斯含量的测定结果。通过对瓦斯损失量推算数学模型、取样方法、煤体解吸性能等方面的分析,确定了煤层瓦斯解吸是多因素动态耦合作用的结果,应根据实际情况对数学模型进行选取。为减小损失瓦斯量的影响误差,应尽量缩短煤体暴露时间及保持煤芯的完整性与密封性。     

新型瓦斯含量快速测定模型

针对瓦斯含量快速测定的问题,通过在实验室测定煤的特征参数,研究煤体的解吸特征;利用实测煤的前30 min的解吸量及解吸规律,通过理论推导及多元线性回归,研究和确定了煤样前120 min的可解吸瓦斯含量和煤解吸120 min后的残存量,由此建立煤层瓦斯含量快速测定的模型,并对新模型进行验证,准确率达到85%以上,若制造出相关电子设备,此种方法能在40 min内给出结果,从而实现了在瓦斯带内煤层瓦斯含量的快速测定。     

煤层吸附气的全解吸过程及组分与碳同位素变化:基于热模拟实验结果

解吸法是测试煤层含气量、评价煤层气地球化学特征的常用方法,但由于存在一定数量的损失气,使得对煤层气的全解吸过程了解甚少,也难以评估损失气拟合计算的可靠性。利用自主研发的煤层气/页岩气生成与解吸实验装置,对一块煤岩样品(Ro=0. 84%)进行了模拟(模拟后样品Ro=1. 80%),精确测定了在设定条件下的损失气、解吸气与残留气的数量、成分与甲烷碳同位素,对比研究了USBM直线法和多项式回归法对损失气拟合计算的制约条件与可靠性,探讨了煤层气解吸过程中成分与甲烷碳同位素分馏的机理。结果表明:损失时间是影响损失气量估算结果可靠性的关键,当损失时间较短(0. 25 h),USBM直线法与多项式法估算的均损失气量较接近真实值;相比之下,多项式法的结果更为可靠。样品气体解吸过程存在成分与甲烷碳同位素分馏,表现为:气体干燥系数(C_1/C_(1-3))总体降低,甲烷碳同位素(δ~(13)C_1)逐渐变重。样品广泛发育纳米孔隙结构,在气体解吸过程中存在的解吸-扩散-运移分馏是导致气体组分和甲烷碳同位素分馏的重要原因。     

井下钻屑解吸瓦斯时瓦斯损失量的探讨

为了测定煤屑在解吸时的瓦斯损失量,对淮南矿区丁集矿做了井下煤屑瓦斯解吸实验,采样方法采用风力排屑,直接从孔口接取煤样,在采样地点对采样煤屑做等压解吸实验,取煤屑自然解吸初期前20 min作为参考时间段;从而推导出在解吸初期煤屑解吸初速度与解吸时间段关系为q=0.035 t-0.45,瓦斯损失量与暴露时间的经验公式为Qs=0.064t00.55。